В России придумали, как удешевить датчики для космоса в пять раз
Разного рода датчики — давления, ускорения, вибрации и многие другие — неотъемлемая часть ракетно-космической и авиационной техники. Они подвергаются жестким условиям эксплуатации, поэтому должны быть прочными, что обходится недешево из-за дорогостоящих материалов. Однако сотрудники Пензенского государственного университета (ПГУ) придумали, как можно усовершенствовать метод их создания, сделав процесс не только более простым, но и удешевить его — в пять раз.
Для изготовления датчика, который бы отвечал всем требованиям и отличался высокой прочностью, специалисты используют такие материалы, как золото, высокочистый кремний, серебро и сапфир. Сборка компонентов будущего оборудования осуществляется в нескольких технологических циклах. Сначала на подложку наносится пленкообразующий раствор, затем производятся термообработка и обжиг (температура на этом этапе порой превышает 700 °C), а потом все охлаждается.
В ПГУ же предлагают получать многослойную структуру иным образом. Основу составят стеклянная и металлическая пластины с использованием электростатического соединения. Обжигать их при высокой температуре не придется. В качестве материалов будут применяться алюмооксидная керамика, стекло, кремний и ковар (металлический сплав).
На это изобретение, которое ученые ПГУ реализуют совместно с коллегами из Казахстана, получен Евразийский патент. Как пояснил один из разработчиков, профессор кафедры «Информационно-измерительная техника и метрология» ПГУ Петр Михайлов, процесс изготовления датчика по такой технологии занимает всего лишь один час, тогда как обычно на это уходит три-четыре часа.
На первом этапе на очищенную сапфировую подложку напыляют пленку кремния, которая может быть как кристаллической, так и поликристаллической или аморфной. Следующим шагом пленку облучают лазером — она перекристаллизируется, и поликремний по своей структуре становится монокристаллическим. Так получается «упорядоченное вещество» — с постоянной температурой плавления, объяснил Михайлов.
«Изначально мы имеем два разных вещества, с разными свойствами. А при таком методе они "сливаются" и приобретают единые свойства — нужные нам», — подчеркнул профессор.
Затем на подложке формируют металлическую пленочную структуру — фотолитографический рисунок. Это может достигаться высокочастотным или электронно-лучевым напылением. Через этот рисунок впоследствии будет подаваться напряжение.
Между тем разработчики предлагают пойти еще дальше и наложить еще одну металлическую пластину, предварительно нанеся на нее пленку стекла с помощью золь-гель технологии. «В нашей технологии мы используем недорогостоящие компоненты и низкотемпературную обработку, — заметил Михайлов. — Химические процессы способствуют образованию прочного неразъемного соединения компонентов».
На сегодняшний день в университете изготовили уже порядка десяти прототипов многослойных датчиков. Как показали эксперименты, погрешностей при использовании этих компонентов нет. В ПГУ сейчас ведут переговоры с российскими производителями измерительной аппаратуры о том, чтобы производить такие датчики.
Ранее в МАИ придумали, как снизить затраты на производство антенн и устройств сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения для спутников. Для этого они предложили использовать 3D-печать. Это также позволит расходовать меньше материалов.
